简述分布式事务中两阶段提交（2PC）协议的基本原理

题目

简述分布式事务中两阶段提交（2PC）协议的基本原理

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

分布式事务,两阶段提交（2PC）,一致性协议

快速回答

两阶段提交（2PC）是分布式系统中保证事务一致性的协议，分为两个阶段：

1. 准备阶段：协调者询问所有参与者能否提交事务
2. 提交阶段：根据参与者反馈决定提交或回滚事务

核心目标：确保所有节点要么全部提交成功，要么全部回滚。

解析

原理说明

两阶段提交（2PC）通过协调者（Coordinator）管理多个参与者（Participants）的事务状态：
1. 准备阶段：协调者向所有参与者发送prepare请求，参与者执行事务但不提交，锁定资源并回复YES/NO。
2. 提交阶段：若所有参与者回复YES，协调者发送commit命令；若任一参与者回复NO或超时，则发送rollback命令。

代码示例（伪代码）

// 协调者逻辑
function twoPhaseCommit() {
  // 阶段1：准备阶段
  boolean allAgreed = true;
  for (Participant p : participants) {
    if (!p.prepare()) {  // 参与者准备事务
      allAgreed = false;
      break;
    }
  }

  // 阶段2：提交/回滚
  if (allAgreed) {
    for (Participant p : participants) p.commit();  // 全部提交
  } else {
    for (Participant p : participants) p.rollback(); // 任一失败则回滚
  }
}

// 参与者逻辑
class Participant {
  boolean prepare() {
    try {
      executeTransaction(); // 执行但不提交
      return true;          // 返回YES
    } catch (Exception e) {
      return false;         // 返回NO
    }
  }
}

最佳实践

• 超时机制：为每个阶段设置超时时间，避免无限等待
• 日志记录：协调者和参与者需记录状态日志，故障后能恢复
• 参与者数量控制：参与者过多会降低性能，建议≤5个

常见错误

• 协调者单点故障：协调者宕机导致参与者阻塞（需引入超时和选举机制）
• 网络分区问题：部分参与者收不到指令（需人工干预）
• 资源长期锁定：准备阶段后资源被锁定，影响系统并发性

扩展知识

• 三阶段提交（3PC）：增加CanCommit阶段解决2PC阻塞问题，但复杂度更高
• 适用场景：2PC适合数据库跨节点事务（如MySQL XA），不适合高并发场景
• 替代方案：TCC（Try-Confirm-Cancel）、Saga模式适用于微服务架构